一种分层防砂分层注水一体管柱及其下入方法与流程

本发明涉及石油开采井下工艺管柱，尤指一种分层防砂分层注水一体管柱及其下入方法。

背景技术：

石油开采过程中出砂井的注水工艺管柱，一般包括分层防砂管柱和分层注水管柱，且分层防砂管柱和分层注水管柱相互独立。作业时需先用防砂服务工具将分层防砂管柱下入井中，坐封封隔器，脱手服务工具后，将防砂服务工具起出，再下入分层注水管柱。上述注水工艺管柱在下入时，分成两部分进行安装，即下入分层防砂管柱和下入分层注水管柱，管柱结构复杂、作业程序繁琐、作业时间长、成本高。另外，由于分层注水管柱需下到分层防砂管柱内部，受防砂管柱最小内径限制，分层注水管柱中配水器的尺寸受限制，进而限制了注水管柱的最大配注量。且分层防砂管柱与分层注水管柱间隙小，长期注水后由于结垢等原因，分层注水管柱易遇卡，后期修井作业时处理困难，需花费更多的作业时间与费用。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种分层防砂分层注水一体管柱及其下入方法，该一体管柱同时具有分层防砂和分层注水两个功能，一次下入即可，减少该一体管柱下入的作业步骤，降低成本，提高注水质量。

为了达到本发明目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，提供一种分层防砂分层注水一体管柱，包括至少一层防砂注水单元，每层防砂注水单元包括依次轴向串联成一体的封隔器、配水器以及防砂筛管，所述配水器与所述防砂筛管连通。

可选地，所述防砂筛管包括基管以及筛网，所述筛网环绕所述基管的四周，并与所述基管的外壁之间形成导流通道，所述导流通道靠近所述配水器的一端与所述配水器的出水口连通。

可选地，所述防砂筛管还包括具有流道的接箍，所述接箍设置在所述基管的两端，所述流道与所述导流通道连通，所述防砂筛管通过所述接箍与所述配水器连接。

可选地，每层防砂注水单元包括多个依次轴线串联的所述防砂筛管，所述防砂筛管通过所述接箍互相连接。

可选地，所述封隔器、配水器以及防砂筛管通过丝扣串联成一体。

可选地，还包括测调仪，所述测调仪上设有压力传感器、温度传感器、流量传感器以及机械臂，所述配水器内设有可调水嘴，所述机械臂与所述可调水嘴配合连接，所述测调仪通过所述机械臂调节所述可调水嘴的开度。

可选地，还包括与所述封隔器轴线串联的油管，所述油管上串联有油管挂、井下安全阀和伸缩节。

可选地，所述分层防砂分层注水一体管柱的底端设有沉砂封隔器和单流锚定插入密封。

第二方面，提供一种如上所述的分层防砂分层注水一体管柱的下入方法，包括：

将所述分层防砂分层注水一体管柱一次性下入套管内；

向所述分层防砂分层注水一体管柱内打压，以将所述分层防砂分层注水一体管柱坐封于套管内。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中的配水器与防砂筛管直接串联成一体，使本发明的分层防砂分层注水一体管柱同时实现注水功能和防砂功能，下入管柱时，只需下入一次管柱即可，不需要起下防砂服务工具，减少作业步骤、缩短作业周期。无单独的分层注水管柱，节省防砂段内所需注水油管成本，同时避免注水管柱由于出结垢等原因遇卡。

2、本发明中配水器与防砂筛管串联成一体，使配水器的尺寸不受防砂筛管内径的限制，从而能够增加配水器的外径和内径，增大了配水器内的电机、流量计、过流通道等尺寸，进而提高测调效率、测调精度，提高最大注水量和机械性能。通过井下温度、压力、流量等参数实时监测，在线调配，测调联动方式进行注水量测调，测调精度高、效率高。

3、本发明中的防砂筛管包括基管以及筛网，基管与筛网之间形成导流通道，导流通道与配水器的出水口连通，使注水由配水器流入导流通道内，再经过导流通道外侧的筛网流入地层。该防砂筛管既能实现防砂功能，又具有导流作用，并使防砂筛管能够直接与配水器串联成一体。

4、本发明中的单流锚定插入密封可以与沉砂封隔器形成锚定力，用以判断本发明的一体管柱是否下入到位，并能防止一体管柱的蠕动。

5、本发明中的伸缩节可有效补偿本发明一体管柱因温度和压力效应造成的伸缩，改善一体管柱的受力条件，延长注水管的使用寿命。

6、本发明中配水器内设有与测调仪连接的可调配水器芯子，该测调仪通过可调配水器芯子实现分层测调功能。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本发明实施例提供的一种分层防砂分层注水一体管柱的剖视图；

图2为本发明实施例提供的防砂筛管的剖视图。

1-油管挂，2-油管，3-井下安全阀，4-伸缩节，5-第一层封隔器，6-第一层盲管，7-第一层配水器，8-第一层防砂筛管，9-第二层封隔器，10-第二层盲管，11-第二层配水器，12-第二层防砂筛管，13-第三层封隔器，14-第三层盲管，15-第三层配水器，16-第三层防砂筛管，17-单流锚定插入密封，18-沉砂封隔器，19-液控管线，20-套管，21-注水水流路径，22-基管，23-筛网，24-护套，25-接箍，26-通道，27-导流通道。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本发明提供一种分层防砂分层注水一体管柱，包括至少一层防砂注水单元，每层防砂注水单元包括依次轴向串联成一体的封隔器、配水器以及防砂筛管，所述配水器与所述防砂筛管连通。

如图1所示，本发明实施例提供一种分层防砂分层注水一体管柱，该一体管柱包括3层注水单元，其中第一层注水单元包括依次轴向串联成一体的第一层封隔器5、第一层盲管6、第一层配水器7以及第一层防砂筛管8，第一层配水器7与第一层防砂筛管8连通。第二层注水单元包括依次轴向串联成一体的第二层封隔器9、第二层盲管10、第二层配水器11以及第二层防砂筛管12，第二层配水器11与第二层防砂筛管12连通。第三层注水单元包括依次轴向串联成一体的第三层封隔器13、第三层盲管14、第三层配水器15以及第三层防砂筛管16，第三层配水器11与第三层防砂筛管12连通。在该一体管柱的底部还设有预设的沉砂封隔器18。本发明中的配水器与防砂筛管直接串联成一体，使本发明的分层防砂分层注水一体管柱同时实现注水功能和防砂功能，下入管柱时，只需下入一次管柱即可，不需要起下防砂服务工具，减少作业步骤、缩短作业周期。无单独的分层注水管柱，节省防砂段内所需注水油管成本，同时避免注水管柱由于出结垢等原因遇卡。另外，本发明中配水器与防砂筛管串联成一体，使配水器的尺寸不受防砂筛管内径的限制，从而能够增加配水器的外径和内径，增大了配水器内的电机、流量计、过流通道等尺寸，进而提高测调效率、测调精度，提高最大注水量和机械性能。通过井下温度、压力、流量等参数实时监测，在线调配，测调联动方式进行注水量测调，测调精度高、效率高。

本发明的分层防砂分层注水一体管柱中的注水单元层数不受限制，每层注水单元可下入一个或多个配水器。

如图1和图2所示的一种防砂筛管，以第一层防砂筛管8为例，包括基管22以及筛网23，基管22内设有用于注水流通的通道26，基管22的侧壁不打孔。筛网23为筒状结构，筛网23环绕基管22的四周，并与基管22的外壁之间形成导流通道27，导流通道27靠近第一层配水器7的一端与第一层配水器7的出水口连通，导流通道27远离第一层配水器7的一端通过第二层封隔器9密封。一体管柱内一部分的注水通过第一层配水器7流入导流通道27内，再经过导流通道27外侧的筛网23流入地层；一体管柱内另一部分的注水通过第二层盲管10流入第二层注水单元，其中一部分注水通过第二层配水器11流入导流通道27内，再经过导流通道27外侧的筛网23流入地层；另一部分注水继续流入第三层注水单元，如此反复，直至流入最后一层注水单元，如图1所示的注水水流路径21。本发明中的防砂筛管既能实现防砂功能，又具有导流作用，还能够直接与配水器串联成一体。

如图2所示，防砂筛管还包括套设在筛网23外侧的护套20，以及具有流道的接箍25，接箍25设置在基管22的两端，接箍25包括第一管体以及套设在第一管体外侧的第二管体，第一管体与第二管体之间形成流道，该流道与防砂筛管的导流通道27连通，基管22的两端通过接箍25分别与第一层配水器7和第二层封隔器9连接。

进一步的，每层防砂注水单元包括多个依次轴线串联的防砂筛管，多个防砂筛管通过接箍25互相连接。使每层防砂注水单元能够根据现场注水情况，串联多个防砂筛管以形成所需长度的防砂管柱。

本发明中每层注水单元中的封隔器、配水器以及防砂筛管均通过丝扣串联成一体，从而便于注水单元的串联以及拆卸，并使注水单元下入后，封隔器、配水器以及防砂筛管不易脱落，连接的更加牢固。在一些实施例中，本发明也可以采用其他连接方式将封隔器、配水器以及防砂筛管串联成一体，例如焊接等。

本发明的分层防砂分层注水一体管柱还包括测调仪，测调仪上设有压力传感器、温度传感器、流量传感器以及机械臂，配水器内设有可调水嘴，机械臂与可调水嘴配合连接，以使测调仪通过机械臂调节可调水嘴的开度。本发明中的测调仪通过钢丝电缆与地面设备相连接，以实现在地面控制配水器流出水量的调节。

在一些实施例中，如图1所示，本发明中的配水器为测调一体，配水器内设有可调配水器芯子，可调配水器芯子与地面设备通过液控管线连接、无线连接或电缆连接，以实现在地面控制配水器流出水量的调节。本发明中的配水器为测调联动配水器，可调配水器芯子为无级调节。

进一步的，本发明中的配水器内设有防反吐结构，使注水只能由配水器内通过防反吐结构流出，地层液体不能通过防反吐结构流入配水器内。

进一步的，如图1所示，第一层封隔器5的顶端串联有油管2，油管2上串联有油管挂1、井下安全阀3和伸缩节4。油管挂1用于悬挂一体管柱，并与井口采油树密封。井下安全阀3通过液控管线19与地面控制盘连接，实现井控功能。伸缩节4可有效补偿一体管柱因温度和压力效应造成的伸缩，改善一体管柱的受力条件，延长管柱的使用寿命。

本发明中的封隔器下入到钻井中设计深度后，通过油管2正打压坐封，卡瓦锚定在套管20内，承载下上管柱重量，胶皮涨封，封隔地层；修井时上部丢手部分可以直接脱手起出，下专用回接工具可回接。本发明中的封隔器可以通过管柱内部打压判断外部胶筒是否与套管形成有效密封，可穿越线缆或预留反洗井通道。

进一步的，如图1所示，本发明的分层防砂分层注水一体管柱的底端设有沉砂封隔器18和单流锚定插入密封17。单流锚定插入密封17可以与沉砂封隔器18形成锚定力，用以判断一体管柱是否下放到位，并能防止一体管柱蠕动。单流锚定插入密封17内部设有单流阀，用以坐封封隔器和循环洗井。

本发明还提供一种上述分层防砂分层注水一体管柱的下入方法，包括：

将所述分层防砂分层注水一体管柱一次性下入套管内；

向所述分层防砂分层注水一体管柱内注水打压，以将所述分层防砂分层注水一体管柱坐封于套管内。

具体地，上述分层防砂分层注水一体管柱的下入方法包括：

1)装立管、防喷器组；

2)刮管洗井；

3)射孔作业；

4)再次刮管洗井；

5)电缆作业或者钻杆下沉砂封隔器；

6)将所述分层防砂分层注水一体管柱下入套管内；

7)探底：下压一体管柱，将单流锚定插入密封插入沉砂封隔器中，提出一体管柱，重复两次，确定一体管柱下放到位，并记录位置；

8)根据探底结果，连接配长的油管；

9)连接油管挂，坐挂；

10)拆立管、防喷器组；

11)装采油树；

12)向油管内正注水憋压坐封所有封隔器；

13)电缆作业下入测调仪，逐层打开配水器；注水，根据油藏配注要求进行分层测调作业。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。